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Neigungsmeßgerät i
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Die Erfindung betrifft ein Neigungsmeßgerät in Form eines Kondensators,
zum Beispiel eines Plattenkondensators mit einem Paket von unter gegenseitigem Abstand
breitseits isoliert nebeneinander angeordneten Platten, wobei jede Platte mit der
jeweils übernächsten elektrisch verbunden ist und die Anschlüsse der miteinander
verbundenen Platten herausgeführt sind.
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Auf vielen Gebieten stellt sich die Aufgabe, die Neigung eines Gegenstandes
in ein oder zwei Ebenen zu messen. Zum Beispiel soll festgestellt werden, ob sich
ein Kraftfahrzeug in einer Ru-, he- oder Bezugslage oder in einer davon abweichenden
Lage befindet. Im zweiten Fall kann darauf geschlossen werden, daß in das Kraftfahrzeug
eingebrochen, daß ein Rad abmontiert wird oder irgendein Umstand eingetreten ist,
bei dem ein Alarm ausgelöst werden sollte. Innerhalb dieses Problemkreises liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Neigungsmeßgerät auf der Grundlage eines
Kondensators auszubilden, dessen Kapazität sich in Abhängigkeit von seiner Lage
ändert. Damit würde seine Kapazität ein Maß für die Neigung und diese kann elektrisch
angezeigt werden. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Kondensator
der eingangs genannten Gattung vor, daß seine Platten an einer Innenwand eines allseits
geschlossenen ersten Behältnisses angeordnet sind, die Innenlänge des Behältnisses
quer zur Ebene der Platten ein Mehrfaches des Abstandes zwischen den äußeren Platten
des Paketes ist und das Behältnis bis auf etwa die Hälfte seiner Innenhöhe mit einer
elektrisch nicht leitenden
und eine hohe Dielektrizitätskonstante
aufweisenden Flüssigkeit gefüllt ist.
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Damit sieht die Erfindung einen Kondensator, zum Beispiel einen Plattenkondensator
vor, dessen Dielektrizitätskonstante nicht oder nicht nur durch Luft, sondern durch
eine eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisende Flüssigkeit gebildet wird. Bei
horizontaler Lage des Behältnisses, die als Ruhelage angesehen werden soll, tauchen
die Platten zur Hälfte in diese Flüssigkeit ein. Dies ergibt eine bestimmte mittlere
Kapazität. Bei Schwenken des Behältnisses in Richtung auf die Platten strömt die
Flüssigkeit aus dem freien Raum des Behältnisses in Richtung auf 1 die Platten.
Diese tauchen stärker in die Flüssigkeit ein. Die Kapazität steigt an. Bei Schwenken
des Behältnisses in die andere Richtung strömt die Flüssigkeit von den Platten weg
in den freien Raum. Die Platten tauchen nur noch mit einem geringen Teil an ihrem
unteren Ende oder überhaupt nicht mehr in die Flüst sigkeit ein. Die Kapazität sinkt.
Dies zeigt, daß die elektrisch meßbare Kapazität ein Maß für die Neigung des Behältnisses
bzw.
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des gesamten Neigungsmeßgerätes ist. Die Beschreibung zeigt weiter,
daß das Plattenpaket an einem Ende oder an einer Innenwand des Behältnisses angeordnet
sein muß Bei einem Schwenken des Behältnisses strömt die Flüssigkeit dann annähernd
vollständig in den von den Platten eingenommenen Raum oder verläßt diesen Raum und
strömt in den von den Platten freien Innenraum des Behältnisses.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Platten
zwei Füße aufweisen und mit diesen auf dem Boden des Behältnisses aufstehen. Damit
kann die Flüssigkeit bei einem Schwenken des Behältnisses durch den freien Raum
zwischen den 'Füßen bzw. unter den Platten durchströmen. Damit stellt sich der endgültige
Gleichgewichtszustand schnell ein. Die neue Neigung des Gerätes läßt sich praktisch
sofort messen. Praktisch reicht es aus, wenn nur die in einem Paket außen befindlichen
Platten Füße aufweisen Durch den Zusammenhalt der verschiedenen Platten werden auch
die mittleren Platten angehoben, und die Flüssigkeit kann unter ihnen durchströmen.
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In einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die
Platten einen von ihrer Unterkante ausgehenden Ausschnitt aufweisen. Dieser Ausschnitt
vermindert die Kapazität des Kondensators. Er gestattet jedoch ein sehr schnelles
Durchströmen der Flüssigkeit. Eine Neigung kann praktisch ohne Verzögerung angezeigt
werden.
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In einer anderen alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß
die der Innenwand des ersten Behältnisses benachbarte Platte länger als die übrigen
Platten ist und mit ihren beiden Schmalseiten des erste Behältnis berührt, so daß
zwischen den Schmalseiten der übrigen Platten und dem ersten Behältnis ein Freiraum
verbleibt. Bei dieser Ausführungsform strömt die Flüssigkeit bei einem Schwenken
des Behältnisses an einer oder beiden Enden der Platten vorbei. Auch damit wird
der Gleichgewichtsc zustand schnell erreicht.
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Bei einem schnellen Schwenken des Gerätes bzw. des Behältnisses besteht
die Gefahr, daß die Flüssigkeit einige Male hin und her schwappt, sozusagen schwingt,
bis sie ihre Endlage erreicht hat.
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Um dies zu verhindern, ist vor der von der Innenwand abgelegenen Platte
eine Querwand mit einer in ihrer Mitte vorgesehenen öffnung angeordnet. Diese eine
Öffnung aufweisende Querwand wirkt wie eine Drosselstelle. Sie verlangsamt das Ein-
und Ausströmen der Flüssigkeit in den von den Platten eingenommenen Raum. Hin-und
Herbewegungen werden abgemildert. Schwingungen werden gedämpft. Damit wird der endgültige
Gleichgewichtszustand allmählich und stetig erreicht.
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Mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können Neigungen
in einer Ebene gemessen werden. Zum Verändern der Kapazität muß die Flüssigkeit
in einer Richtung senkrecht zu den Platten bewegt werden. Um nun Neigungen in zwei
Ebenen messen zu können, ist in einer weiteren erfinderischen Ausgestaltung vorgesehen,
daß ein zweites Behältnis mit dem ersten Behältnis zusammengebaut und in diesem
ein weiteres Platten-Paket angeordnet ist und die Platten des weiteren Paketes unter
einem rechten Winkel
zu den erstgenannten verlaufen. Das zweite
Behältnis ist wie das erste mit einer elektrisch nicht leitenden und ein hohes Dielek-1
trikum aufweisenden Flüssigkeit gefüllt. Es kann auch mit dem ersten Behältnis verbunden
sein. Ebenso sind die Platten des weiteren Paketes abwechselnd elektrisch miteinander
verbunden.
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Es handelt sich somit um ein zweites Neigungsmeßgerät, das von der
Funktion her elektrisch mit dem ersten identisch und elektrisch von diesem getrennt
ist. Lediglich mechanisch sind die beiden Geräte miteinander verbunden bzw. zusammengebaut.
Hierzu bietet sich in einer zweckmäßigen Ausgestaltung an, daß das zweite Behältnis
das erste Behältnis umschließt und der Abstand zwischen den Behälterwänden der Dicke
des weiteren Plattenpaketes entspricht. Damit wird das weitere Plattenpaket zwischen
sich benachbarten Wänden der beiden Behältnisse angeordnet.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, daß die
Behältnisse im Grundriß Rechteckform aufweisen, das weitere Plattenpaket zwischen
zwei Schmalseiten der beiden Behältnisse angeordnet ist und die Länge der Platten
des weiteren Paketes gleich der Länge einer Schmalseite des ersten Behältnisses
ist.
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Damit wird sichergestellt, daß genügend Flüssigkeit auf einer Seite
der Platten des weiteren Paketes vorhanden ist. Damit wer-, den die Platten bei
einem Kippen des Behältnisses in einer Richtung vollständig in Flüssigkeit eingetaucht.
Bei einem Kippen oder Neigen in der anderen Richtung strömt die Flüssigkeit dagegen
vollständig zwischen ihnen ab. Selbstverständlich müssen die Platten der beiden
Pakete miteinander einen rechten Winkel einschließen.
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Zum Erzielen einer hohen Kapazität und damit zum Erzielen einer hohen
Anderung der Kapazität bei einem Neigen des Gerätes sollten die Platten möglichst
dicht beieinander stehen. Dies bringt die Gefahr, daß die Flüssigkeit infolge Kapillarwirkung
zwischen den Platten hochsteigt oder nicht oder zu langsam zwischen diesen absinkt.
Damit wird die Messung der Neigung verfälscht. Um dies zu verhindern, ist in einer
zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen, daß die Platten mit einem die Benetzung mit
der Flüssigkeit herabsetzenden Mittel beschichtet sind. Zu dieser Flüssigkeit
sei
weiter noch gesagt, daß diese ihre Viskosität, ihre isolierenden Eigenschaften und
ihr Dielektrikum in einem Temperaturbereich zwischen -40°C und +80"C beibehält.
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Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird das
Neigungsmeßgerät nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine perspektivische
Ansicht des Gerätes bei abgenommenem Deckel, Fig. 2 ein Querschnitt entlang der
Schnittlinie 2 - 2 in Fig. 1, Fig. 3 eine Aufsicht auf das Gerät bei abgenommenem
Deckel, Fig. 4 ein Querschnitt ähnlich Fig. 2 in Schräglage mit Darsteld lung des
sich dann einstellenden Spiegels der Flüssigkeit, Fig. 5 die perspektivische Darstellung
eines Plattenpaketes, Fig. 6 die perspektivische Darstellung eines anders ausgebildeten
Plattenpaketes und Fig. 7 ein Querschnitt durch das in Fig. 5 gezeigte Plattenpaket
entlang der Schnittlinie 7 - 7 in Fig. 5.
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Die Figuren 1 bis 4 zeigen das innere erste Behältnis 12 und das äußere
zweite Behältnis 14. Vom inneren Behältnis 12 sind eine Innenwand 16, die Querwand
18 mit der Öffnung 20 und der Vorratsraum 22 für die Flüssigkeit besonders bezeichnet.
Zwischen der Innenwand 16 und der Querwand 18 liegen die Platten 24 des ersten Paketes.
Wie insbesondere die Figuren 5 und 6 zeigen, weisen die Platten 24 Füße 26 auf.
In der dargestellten Ausführungsform sind diese nur an den außen liegenden Platten
28 vorgesehen. Gemäß der Darstellung in den Figuren 3 und 5 weist die an der Innenwand
anliegende Platte 30 einen Vorsprung 32 auf.
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In der Praxis werden entweder die Füße 26 oder der Vorsprung 32
vorgesehen
werden. Gleiches gilt für den Ausschnitt 34. Gemäß der Darstellung in Fig. 6 erstreckt
sich dieser von der Unterkante der Platten 24 bis etwa zu deren Halber oder Dreiviertelhöhe.
Die Figuren 1 und 3 zeigen noch das weitere Plattenpaket.
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Fig. 7 zeigt noch die zwischen den einzelnen Platten angeordneten
Isolierscheiben 38 und die die Platten zusammenhaltenden Ge-i windebolzen 40. Fig.
1 zeigt noch den die beiden Behältnisse verschließenden Deckel 42.
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Beide Behältnisse 12 und 14 sind mit der Flüssigkeit gefüllt.
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Dies zeigen die Figuren 2 und 4. Weiter sind die gerad- und ungeradzahligen
Platten jedes Paketes elektrisch miteinander verbunden. Wie bei einem üblichen Kondensator
sind diese Verbindungen nach außen geführt und bilden elektrische Anschlüsse. Fig.
4 läßt erkennen, daß die in dem ersten Behältnis 12 angeordneten Platten 24 bei
einem Kippen in der gezeigten Richtung stärker in die Flüssigkeit eintauchen als
bei normaler oder waagerechter Lage, wie in Fig. 2. Damit erhöht sich die Kapazität
zwischen den Platten. Diese wird, wie ausgeführt, meßtechnisch erfaßt.
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Bei einem Kippen der Behältnisse in der anderen Richtung strömt die
Flüssigkeit zwischen den Platten 24 weg. Die Kapazität nimmt ab. Gleiches gilt für
das weitere Plattenpaket 36. Bei einem Kippen des Behältnisses um die in Fig. 3
unten liegende Seitenwand strömt die im zweiten äußeren Behältnis 14 befindliche
Flüssigkeit zwischen die Platten des weiteren Paketes 36. Die Kapazität steigt.
Bei einem Kippen um die in Fig. 3 oben liegende Seitenwand strömt die Flüssigkeit
zwischen den Platten ab und die Kapazität sinkt. Beides wird meßtechnisch erfaßt.
Damit stellt das erfindungsgemäße Neigungsmeßgerät ein Gerät dar, mit dem die Neigung
in zwei Ebenen als Kapazität bzw. Änderung einer Kapazität mit hoher Genauigkeit
und sehr geringer Verzögerung gemessen werden kann.
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